(57)【要約】【課題】  限られた接続面積内で振動子の機械的支持且つ電気的接続をより確実なものとする。【解決手段】  柱状の振動子２の振動時に発生する節点部に接合され、上記振動子２の長手方向に開放された少なくとも二股状の形状に形成された接続部１２Ｂと、該接続部１２Ｂを中心にして上記振動子２の振動方向と略直交する両方向に伸びた腕部１１Ｂ１，１１Ｂ２とを有する支持部材１０Ｂにより、上記振動子２の機械的支持及び電気的接続を行う。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
柱状の振動子の振動時に発生する節点部に接合され、上記振動子の機械的支持及び電気的接続を兼ねる支持部材を備える角速度センサであって、
支持部材は、上記振動子との接続部と、該接続部を中心にして上記振動子の振動方向と略直交する両方向に伸びた腕部とを有し、上記接続部が上記振動子の長手方向に開放された少なくとも二股状の形状に形成されていることを特徴とする角速度センサ。
【請求項２】
上記支持部材の腕部は上記振動子の長手方向と略直交する方向に伸びていることを特徴とする請求項１記載の角速度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、柱状の振動子の振動時に発生する節点部に接合され、上記振動子の機械的支持及び電気的接続を兼ねる支持部材を備える角速度センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、民生用の角速度センサとしては、棒状の振動子を所定の共振周波数で振動させておき、角速度の影響によって生じるコリオリ力を圧電素子等で検出することによって角速度を検出する、いわゆる振動ジャイロ型の角速度センサが広く使用されている。
【０００３】
このような角速度センサにおいて、振動子の形状として四角柱状の音片型があり、音片型の支持方法として２つの振動節点を導電性の部材で支持する方法がある。
【０００４】
図５に従来の角速度センサの支持構造を示す。図５において、圧電材からなる振動子９６の所定面の幅方向の略中央には長手方向に溝９５が設けられ、前記所定面を９１ａと９１ｂに分割する。導電性がある支持部材４０は接続部４０ａにて振動子９６と機械的且つ電気的に接続される。接続方法としては半田接続や導電性接着剤による接続がある。
【０００５】
このように構成された従来の角速度センサは、支持部材４０と支持部材４１の間に駆動信号を加えることで振動子９６を振動させる。このとき振動子９６が長手方向を軸として回転されるとコリオリ力が発生し振動子９６の面９１ａと９１ｂに各々コリオリ力に比例した逆の極性の信号が発生する。この信号を支持部材４０より取り出すことで角速度信号を検出することができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−３３２３７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述の如き構成の角速度センサでは、振動子９６を小型化すると接続部４０ａの面積も小さくなり機械的な接続強度が弱くなる。また接続部４０ａの接続面積を広げると屈曲振動が妨げられてしまい感度が低下してしまうという問題があった。
【０００８】
また、図６に支持部材の接続部の別の形状例を示すが、この円環形状では振動子９６の小型化に伴い接続部４０ａの面積が小さくなった場合に、接続部４０ａの内径 が小さくなり従来の鉛入り半田はもとより特に硬度が増す無鉛半田が接続部４０ａの内円の中に入りにくいという問題があった。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、上述の如き従来の問題点に鑑み、振動ジャイロ型の角速度センサにおいて、限られた接続面積内で振動子の機械的支持且つ電気的接続をより確実なものとすることにある。
【００１０】
本発明の更に他の目的、本発明によって得られる具体的な利点は、以下に説明される実施の形態の説明から一層明らかにされる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
すなわち、本発明は、柱状の振動子の振動時に発生する節点部に接合され、上記振動子の機械的支持及び電気的接続を兼ねる支持部材を備える角速度センサであって、支持部材は、上記振動子との接続部と、該接続部を中心にして上記振動子の振動方向と略直交する両方向に伸びた腕部とを有し、上記接続部が上記振動子の長手方向に開放された少なくとも二股状の形状に形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明では、角速度センサの支持部材の接続部を上記振動子の長手方向に開放されたＵ字状に形成したことにより、限られた接続面積内で振動子の機械的支持且つ電気的接続をより確実なものとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は以下の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更可能であることは言うまでもない。
【００１４】
図１は本発明を適用した角速度センサ１の外観斜視図であり、また、図２は上記角速度センサ１を使用するための駆動検出回路３０の一例を示すブロック図である。
【００１５】
この実施の形態における角速度センサ１は、図１に示すように、振動ジャイロとして動作する振動子２を備えている。
【００１６】
振動子２は、四角柱形状の圧電体３の互いに対向する主面に、電極４ａ，４ｂ，５がメッキにより形成されてなる。
【００１７】
具体的には、圧電体３の一方の主面３Ａには、軸方向に沿って延びる溝６により２分割された第１分割電極４ａと第２分割電極４ｂがメッキにより形成されている。また、圧電体３の他方の主面３Ｂには、第３の電極５がメッキにより形成されている。
【００１８】
そして、振動子２は、振動時に発生する節点部分が機械的支持及び電気的接続を兼ねる４枚の支持部材１０Ａ１，１０Ａ２，１０Ｂにより支持されている。
【００１９】
上記支持部材１０Ａ１，１０Ａ２は、例えばリン青銅、ステンレス等からなり、上記振動子２の振動方向と略直交する方向に長尺な腕部１１Ａ１，１１Ａ２と該腕部１１Ａ１，１１Ａ２の先端に上記振動子２の長手方向と直交する方向に開放されたＵ字形状に形成された上記振動子２との接続部１２Ａ１，１２Ａ２を有し、該接続部１２Ａ１，１２Ａ２が上記第１及び第２分割電極４ａ，４ｂと半田付けや導電性接着剤により接合されている。上記腕部１１Ａ１，１１Ａ２は、上記振動子２の長手方向と略直交する方向に伸びている。
【００２０】
また、上記支持部材１０Ｂは、例えばリン青銅、ステンレス等からなり、この角速度センサ１の底面図を図２に示すように、上記振動子２との接続部１２Ｂと、該接続部１２Ｂを中心にして上記振動子２の振動方向と略直交する両方向に伸びた腕部１１Ｂ１，１１Ｂ２とを有し、上記接続部１２が第３の電極５と半田付けや導電性接着剤により接合されている。この支持部材１０Ｂは、上記接続部１２Ｂが上記振動子２の長手方向に開放されたＵ字状に形成されている。
【００２１】
そして、図１（Ｂ）に示されるように、上下に対向する支持部材１０Ａ１，１０Ａ２と支持部材１０Ｂと間に支持ブロック２０が挟持固定されている。支持ブロック２０は、例えば液晶ポリマー材からなる。
【００２２】
また、振動子２は、図３に示すように、支持部材１０Ａ１，１０Ａ２を介して駆動検出回路３０と接続される。
【００２３】
駆動検出回路３０は、支持部材１０Ａ１，１０Ａ２を振動子２の第１及び第２分割電極４ａ，４ｂに介して接続された加算器３１と、この加算器３１の出力端に接続された増幅器３２と、この増幅器３２の出力端に接続された移相器３３と、上記第１及び第２分割電極４ａ，４ｂに接続された差動増幅器３４と、この差動増幅器３４の出力端に接続された同期検波器３５と、この同期検波器３５の出力端に接続されたローパスフィルタ３６とからなり、加算器３１の出力は同期検波器３５に入力され、振動子２の第３の電極５は支持部材１０Ｂを介して基準電位３７に接続されている。
【００２４】
上記１０Ａ１，１０Ａ２，１０Ｂの接続部１２Ａ１，１２Ａ２，１２Ｂは、この駆動検出回路３０により共振させられる振動子２の振動の節点（ノード点）となり、振動子２は軸方向の両端を自由端として共振させられる。
【００２５】
以上のように構成された角速度センサ１では、振動子２と加算器３１と増幅器３２と移相器３３とから振動子２の共振周波数にて発振する自励発振回路を構成する。このような構成において振動子２に回転が加わった場合、振動子２の第１、第２分割電極４ａ，４ｂから出力される信号のうちコリオリ力に応じた信号だけが差動増幅器３４で検出され、一方、加算器３１では互いに逆位相のコリオリ信号は打ち消されて同位相の励振信号だけが出力される。差動増幅器３４の出力は同期検波器３５により加算器３１の出力で同期検波され、ローパスフィルタ３６により回転角速度に比例した信号が得られる。
【００２６】
すなわち、このように構成された本発明に係る角速度センサ１では、支持部材１０Ａ１，１０Ａ２と支持部材１０Ｂの間に駆動信号を加えることで振動子２を振動させ、この状態で振動子２が長手方向を軸として回転されると、コリオリ力が発生し振動子２の主面に第１、第２分割電極４ａ，４ｂから各々コリオリ力に比例した逆の極性の信号が発生する。この信号を支持部材１０Ａ１，１０Ａ２を介して取り出すことで角速度信号を検出することができる。
【００２７】
ここで、上記支持部材１０Ａ１，１０Ａ２は、上記振動子２の振動方向と略直交する方向に長尺な腕部１１Ａの先端に設けられた上記振動子２との接続部１２Ａ１，１２Ａ２が二股形状に形成されているので、半田もしくは導電性接着剤が二股の間に入り込むことでより高い機械的な接続強度が得られる。
【００２８】
また、上記支持部材１０Ｂは、上記振動子２の振動方向と略直交する方向に長尺な腕部１１Ｂ１，１０Ｂ２の中央に位置する上記振動子２との接続部１２Ｂが上記振動子２の長手方向に開放された二股形状に形成されているので、半田もしくは導電性接着剤が二股の間に入り込むことでより高い機械的な接続強度が得られる。
【００２９】
なお、振動子２の小型化に伴い接続部１２Ｂが小型になった場合においても、限られた面積においては、接続部１２Ｂは、図６に示す完全な円環形よりも図４（Ａ）に示すようなＵ字形状とした方が内側の円の径を大きくとれるためにより機械的な接続強度が高まる。
【００３０】
なお、この実施の形態において、上記接続部１２Ｂは、図４（Ａ）に示すＵ字形状にされているが、二股以上に分かれていれば図４（Ｂ）のようなＹ字型や図４（Ｃ）に示すコの字型や図４（Ｄ）に示す三股形状であっても同様な効果が得られる。
【００３１】
同様に、上記支持部材１０Ａ１，１０Ａ２の接続部１２Ａ１，１２Ａ２についても、二股以上に分かれていればＹ字型やコの字型や三股形状であっても機械的な接続強度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明を適用した角速度センサに備わる振動子の外観斜視図であり、（Ａ）は振動子と支持部材の結合状態を示し、（Ｂ）はさらに固定ブロックを取り付けた状態を示している。
【図２】上記角速度センサの底面図である。
【図３】上記角速度センサを使用するための駆動検出回路の一例を示すブロック図である。
【図４】上記角速度センサにおける振動子の支持部材の接続部の形状例を模式的な平面図である。
【図５】従来の角速度センサの外観斜視図である。
【図６】従来の角速度センサにおける振動子の支持部材の接続部の形状例を模式的な平面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１ 角速度センサ、２ 振動子、３ 圧電体、３Ａ， ３Ｂ 主面、４ａ，４ｂ，５  電極、６  溝、１０Ａ１，１０Ａ２，１０Ｂ  支持部材、１１Ａ１，１１Ａ２，１１Ｂ１，１１Ｂ２  腕部、１２Ａ１，１２Ａ２，１２Ｂ  接続部、２０  支持ブロック、３０  駆動検出回路、３１  加算器、３２  増幅器、３３  移相器、３４  差動増幅器、３５  同期検波器、３６  ローパスフィルタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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